JP5436190B2 - Elevator rope - Google Patents
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Description
本発明は、エレベータに用いられ、かごを吊り下げるエレベータ用ロープに関するものである。 The present invention relates to an elevator rope that is used in an elevator and suspends a car.
従来、エレベータ装置においては、ロープの早期の摩耗や断線を防止するため、ロープ径の４０倍以上の直径を持つシーブが使用されている。そのため、シーブの径を小さくするためには、ロープの径も小さくする必要がある。しかし、ロープ本数を変えずにロープ径を小さくすると、ロープの強度が低下し、エレベータの積載可能重量が低下する恐れがある。また、ロープ本数の増加は、エレベータ装置の構成を複雑にしてしまう。さらに、駆動シーブの径を小さくすると、ロープの曲げ疲労寿命が短くなり、ロープを頻繁に交換する必要がある。
これらの問題を解決する手段として、鋼製素線を複数本撚り合せてストランドを構成し、このストランドを複数本撚り合せてワイヤーロープを構成し、このワイヤーロープの最外周を樹脂材料で被覆したロープを用いることが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このようなロープを用いたエレベータは、シーブとロープの最外周を構成する樹脂材料との摩擦力により駆動される。そのため、樹脂材料の摩擦特性を安定させたり、向上させたりすることが望まれる。そこで、エレベータ用ロープの摩擦特性を向上させるために、ワックスを含有しないポリウレタン被覆材で被覆したロープを用いることが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
Conventionally, in an elevator apparatus, a sheave having a diameter of 40 times or more the rope diameter is used in order to prevent early wear and disconnection of the rope. Therefore, in order to reduce the diameter of the sheave, it is necessary to reduce the diameter of the rope. However, if the rope diameter is reduced without changing the number of ropes, the strength of the ropes may be reduced and the loadable weight of the elevator may be reduced. Moreover, the increase in the number of ropes complicates the configuration of the elevator apparatus. Further, if the diameter of the drive sheave is reduced, the bending fatigue life of the rope is shortened, and the rope needs to be frequently replaced.
As means for solving these problems, a strand is formed by twisting a plurality of steel wires, a wire rope is formed by twisting a plurality of strands, and the outermost periphery of the wire rope is covered with a resin material. It has been proposed to use a rope (see, for example, Patent Document 1). An elevator using such a rope is driven by a frictional force between a sheave and a resin material constituting the outermost periphery of the rope. Therefore, it is desired to stabilize or improve the friction characteristics of the resin material. Then, in order to improve the friction characteristic of the rope for elevators, it has been proposed to use a rope covered with a polyurethane coating material not containing wax (for example, see Patent Document 2).
一般に、樹脂材料の摩擦係数は滑り速度や温度に大きく依存することが知られている。更に、樹脂材料の動的粘弾性等の粘弾性特性は、その速度及び温度依存性の間に換算性（Williams-Landel-Ferryの式（ＷＬＦ式））があることも知られている。更に、ゴムの摩擦の場合にもその滑り速度及び温度に対して同様の換算性が成り立つことから、ゴムの粘弾性特性がそのゴムの摩擦特性に関与していることが示されている（例えば、非特許文献１を参照）。 In general, it is known that the friction coefficient of a resin material greatly depends on the sliding speed and temperature. Furthermore, it is also known that viscoelastic properties such as dynamic viscoelasticity of a resin material have a conversion property (Williams-Landel-Ferry equation (WLF equation)) between the speed and temperature dependency. Furthermore, in the case of rubber friction, the same conversion property holds for the sliding speed and temperature, which indicates that the viscoelastic properties of rubber are involved in the friction properties of the rubber (for example, , See Non-Patent Document 1).
上記のことから分かるように、特許文献２に記載されるワックスを含有しないポリウレタン被覆材であっても、材料そのものの摩擦係数が滑り速度により変化するため、エレベータを安定して制動できないという問題があった。更に、非特許文献１に記載されている通り、ゴムの摩擦係数は滑り速度に対して極大値を有する。エレベータが長時間停止するためには、ロープとシーブとの摩擦力によりかごの静止状態を維持する必要があるが、従来のような摩擦係数の変動が大きな被覆材では微小な滑り速度での摩擦係数が一定以上確保できず、かごの停止位置が経時的にずれるという問題があった。 As can be seen from the above, even with a polyurethane coating material that does not contain wax described in Patent Document 2, the friction coefficient of the material itself changes depending on the sliding speed, so that the elevator cannot be stably braked. there were. Furthermore, as described in Non-Patent Document 1, the friction coefficient of rubber has a maximum value with respect to the sliding speed. In order for the elevator to stop for a long period of time, it is necessary to maintain the stationary state of the car by the frictional force between the rope and the sheave. There was a problem that the coefficient could not be secured above a certain level and the stop position of the car shifted with time.
従って、本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、滑り速度に依存せず安定した摩擦係数を有するエレベータ用ロープを得ることを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain an elevator rope having a stable coefficient of friction without depending on the sliding speed.
発明者らは、様々な樹脂材料の摩擦特性について検討した。図１は、摩擦係数の滑り速度依存性が異なる材料における損失弾性率の周波数依存性を示す結果の一例である。発明者らは、図１から分かるように、摩擦係数の滑り速度依存性が小さい材料は、粘弾性のマスターカーブにおいて、損失弾性率の周波数依存性が小さいということを見出した。この知見に基づいて、本発明者らは、樹脂材料の組成について検討した結果、損失弾性率の周波数依存性を小さくし、摩擦係数の滑り速度依存性も小さくするためには、特定の原料ポリオール成分を用いて得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマーをロープ本体の被覆層として用いることが有用であることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、ロープ本体、及び該ロープ本体の外周を被覆し、１５℃以下の融点を有するポリテトラメチレングリコール変性体を原料ポリオール成分として用いた熱可塑性ポリウレタンエラストマーの成形体からなる樹脂被覆層を備えることを特徴とするエレベータ用ロープである。
The inventors examined the friction characteristics of various resin materials. FIG. 1 is an example of the results showing the frequency dependence of the loss modulus in materials with different friction coefficient sliding speed dependences. As can be seen from FIG. 1, the inventors have found that a material having a small friction coefficient dependency on a sliding speed has a small frequency dependency on a loss elastic modulus in a viscoelastic master curve. Based on this finding, the present inventors have studied the composition of the resin material. As a result, in order to reduce the frequency dependence of the loss elastic modulus and the sliding speed dependence of the friction coefficient, a specific raw material polyol is used. The present inventors have found that it is useful to use a thermoplastic polyurethane elastomer obtained by using the components as a covering layer for a rope body, and have completed the present invention.
That is, the present invention relates to a resin body comprising a rope body and a molded body of a thermoplastic polyurethane elastomer using a polytetramethylene glycol modified body having a melting point of 15 ° C. or less as a raw material polyol component, covering the outer periphery of the rope body. An elevator rope comprising a layer.
本発明によれば、１５℃以下の融点を有するポリテトラメチレングリコール変性体を原料ポリオール成分として用いて得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマーをロープ本体の被覆層として用いることで、滑り速度に依存せず安定した摩擦係数を有するエレベータ用ロープを得ることができる。 According to the present invention, a thermoplastic polyurethane elastomer obtained by using a polytetramethylene glycol modified material having a melting point of 15 ° C. or less as a raw material polyol component is used as a coating layer of a rope body, so that it does not depend on slip speed and is stable. An elevator rope having a friction coefficient can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
本発明の実施の形態１によるエレベータ用ロープは、原料ポリオール成分に融点が１５℃以下のポリテトラメチレングリコール変性体を用いた熱可塑性ポリウレタンエラストマーにより被覆されていることに特徴がある。滑り速度に依存せずに摩擦係数が安定する理由は、一般的なポリエーテル系の熱可塑性ポリウレタンエラストマーの原料ポリオールに使用されるポリテトラメチレングリコールと比較して、本発明で使用する１５℃以下の融点を有するポリテトラメチレングリコール変性体は結晶性が低く、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの損失弾性率の周波数依存性は原料ポリオールの結晶性に影響され、原料ポリオールの結晶性が低い程、得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマーの損失弾性率の周波数依存性が小さくなるためと考えられる。
Embodiments of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
The elevator rope according to Embodiment 1 of the present invention is characterized in that the raw material polyol component is coated with a thermoplastic polyurethane elastomer using a polytetramethylene glycol modified product having a melting point of 15 ° C. or lower. The reason why the coefficient of friction is stable without depending on the sliding speed is that the temperature of 15 ° C. or less used in the present invention is lower than that of polytetramethylene glycol used as a raw material polyol of a general polyether-based thermoplastic polyurethane elastomer. The modified polytetramethylene glycol having a melting point of 2 is low in crystallinity, and the frequency dependence of the loss elastic modulus of the thermoplastic polyurethane elastomer is affected by the crystallinity of the raw material polyol. This is probably because the frequency dependence of the loss elastic modulus of the plastic polyurethane elastomer is reduced.
本実施の形態において使用する熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、１５℃以下の融点を有するポリテトラメチレングリコール変性体にポリイソシアネート化合物及び鎖延長剤を反応させることにより得られる。より具体的には、１５℃以下の融点を有するポリテトラメチレングリコール変性体とポリイソシアネート化合物とを反応させてイソシアネート基含有の前駆体（プレポリマー）を合成し、その後、鎖延長剤を反応させる二段法、１５℃以下の融点を有するポリテトラメチレングリコール変性体、ポリイソシアネート及び鎖延長剤を同時に反応させるワンショット法等の公知のポリウレタン樹脂の製法が挙げられる。１５℃を超える融点を有するポリテトラメチレングリコール変性体を用いると、得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマーの損失弾性率の周波数依存性が大きくなる。ポリテトラメチレングリコール変性体の融点は、好ましくは−４０℃以上１５℃以下である。 The thermoplastic polyurethane elastomer used in the present embodiment can be obtained by reacting a polytetramethylene glycol modified product having a melting point of 15 ° C. or less with a polyisocyanate compound and a chain extender. More specifically, a polytetramethylene glycol modified product having a melting point of 15 ° C. or less is reacted with a polyisocyanate compound to synthesize an isocyanate group-containing precursor (prepolymer), and then reacted with a chain extender. Examples thereof include known polyurethane resin production methods such as a two-step method, a polytetramethylene glycol modified product having a melting point of 15 ° C. or less, a one-shot method in which a polyisocyanate and a chain extender are reacted simultaneously. When a polytetramethylene glycol modified product having a melting point exceeding 15 ° C. is used, the frequency dependency of the loss elastic modulus of the obtained thermoplastic polyurethane elastomer increases. The melting point of the modified polytetramethylene glycol is preferably −40 ° C. or higher and 15 ° C. or lower.
原料ポリオール成分としての１５℃以下の融点を有するポリテトラメチレングリコール変性体としては、特開昭６１−１２０８３０号公報及び特開平１−２８４５１８号公報に記載されるようなヘテロポリ酸塩を触媒として用いたテトラヒドロフランと１分子中に水酸基を２個以上有するアルコール類（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコールのオリゴマー等）との共重合体、特開昭６３−２３５３２０号公報に記載されるようなテトラヒドロフランと３−アルキルテトラヒドロフラン（３−メチルテトラヒドロフラン等）との共重合体等が挙げられる。これらの中でも、入手容易性の観点から、テトラヒドロフランとネオペンチルグリコールとの共重合体及びテトラヒドロフランと３−メチルテトラヒドロフランとの共重合体が好ましい。
１５℃以下の融点を有するポリテトラメチレングリコール変性体を重合する際の、原料に占めるテトラヒドロフランの比率は特に規定されないが、一般にテトラヒドロフランの比率が高くなるほど融点が高くなるため、融点が１５℃以下になる範囲でテトラヒドロフランの比率を決定することが好ましい。
１５℃以下の融点を有するポリテトラメチレングリコール変性体の分子量についても特に規定はないが、一般に分子量が高くなるほど融点が高くなるため、融点が１５℃以下になる範囲で分子量を決定することが好ましい。ＪＩＳ Ａ硬度（ＪＩＳ Ｋ７２１５で規定されるタイプＡデュロメータによる硬さ）が８５以上９５以下となる熱可塑性ポリウレタンエラストマーを得るためには、数平均分子量が１，０００以上２，０００以下のポリテトラメチレングリコール変性体が使用される。
As a polytetramethylene glycol modified product having a melting point of 15 ° C. or less as a raw material polyol component, a heteropolyacid salt as described in JP-A Nos. 61-120830 and 1-284518 is used as a catalyst. Tetrahydrofuran and alcohols having two or more hydroxyl groups in one molecule (for example, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentane) Diol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, glycerin, diethylene glycol, triethylene glycol, dipropylene glycol, polyoxytetramethylene glycol oligomers, etc.), described in JP-A 63-235320 Like A copolymer of tetrahydrofuran and 3-alkyl tetrahydrofuran (3-methyl tetrahydrofuran and the like). Among these, from the viewpoint of availability, a copolymer of tetrahydrofuran and neopentyl glycol and a copolymer of tetrahydrofuran and 3-methyltetrahydrofuran are preferable.
The ratio of tetrahydrofuran in the raw material when polymerizing a polytetramethylene glycol modified product having a melting point of 15 ° C. or lower is not particularly specified, but generally the higher the ratio of tetrahydrofuran, the higher the melting point. It is preferable to determine the ratio of tetrahydrofuran within such a range.
The molecular weight of the modified polytetramethylene glycol having a melting point of 15 ° C. or lower is not particularly specified, but generally the higher the molecular weight, the higher the melting point. Therefore, it is preferable to determine the molecular weight within the range of the melting point of 15 ° C. or lower. . In order to obtain a thermoplastic polyurethane elastomer having a JIS A hardness (hardness according to JIS K7215 by a type A durometer) of 85 or more and 95 or less, a polytetramethylene having a number average molecular weight of 1,000 or more and 2,000 or less A glycol-modified product is used.
ポリイソシアネート化合物としては、１分子中にイソシアネート基を２個以上有する化合物であればよく、例えば、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、１，５−オクチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシル−４，４’−ジイソシアネート等の脂環族イソシアネート、２，４−もしくは２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（４−フェニルイソシアネート）チオホスフェート、トリジンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ジフェニルスルホンジイソシアネート等の芳香族イソシアネートが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマーの強度、耐久性及び原料の入手容易性の観点から、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが特に好ましい。 The polyisocyanate compound may be a compound having two or more isocyanate groups in one molecule. For example, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine methyl ester diisocyanate, methylene Aliphatic isocyanates such as diisocyanate, isopropylene diisocyanate, lysine diisocyanate, 1,5-octylene diisocyanate, dimer diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated tolylene diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, isopropylidene Alicyclic isocyanates such as dicyclohexyl-4,4′-diisocyanate, 2,4- or 2,6-triisocyanate Diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, tris (4-phenylisocyanate) thiophosphate, tolidine diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, diphenyl ether diisocyanate, Aromatic isocyanates such as diphenylsulfone diisocyanate are listed. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is particularly preferable from the viewpoint of the strength and durability of the obtained thermoplastic polyurethane elastomer and the availability of raw materials.
鎖延長剤としては、この種のポリウレタン樹脂の製造に使用される、プレポリマーの末端イソシアネート基と反応する活性水素原子含有化合物が挙げられ、具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、キシリレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の２個以上の水酸基を有するもの、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、メチレン・ビス（２−クロロアニリン）等の２個以上のアミノ基を有するものが挙げられる。また、これらの鎖延長剤を、ヒドラジン化合物及び水と併用してもよい。ジアミン、ヒドラジン化合物及び水を用いて得られるポリウレタン樹脂は、ポリウレタン−ウレアである。これらの中でも、得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマーの強度、耐久性及び原料の入手容易性の観点から、１，４−ブタンジオールが特に好ましい。 Examples of the chain extender include an active hydrogen atom-containing compound that reacts with a terminal isocyanate group of a prepolymer, which is used in the production of this type of polyurethane resin, and specifically includes ethylene glycol, propylene glycol, 1, 4 -One having two or more hydroxyl groups such as butanediol, 1,6-hexanediol, xylylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, ethylenediamine, propylenediamine, phenylenediamine, diaminodiphenylmethane, methylene bis (2-chloroaniline) And the like having two or more amino groups such as These chain extenders may be used in combination with a hydrazine compound and water. The polyurethane resin obtained using diamine, hydrazine compound and water is polyurethane-urea. Among these, 1,4-butanediol is particularly preferable from the viewpoint of the strength and durability of the obtained thermoplastic polyurethane elastomer and the availability of raw materials.
本実施の形態において使用する熱可塑性ポリウレタンエラストマーの硬度は、ＪＩＳ Ａ硬度（ＪＩＳ Ｋ７２１５で規定されるタイプＡデュロメータによる硬さ）が８５以上９８以下であることが好ましい。ＪＩＳ Ａ硬度を９８以下と規定した理由は、９８を超えるとロープの柔軟性が損なわれ、これをエレベータに適用して駆動させた際の消費電力が増加する傾向があることが発明者らの検討により分かったためである。またＪＩＳ Ａ硬度を８５以上と規定した理由は、８５を下回るとエレベータ用ロープとして繰り返し屈曲したときの耐久性が悪くなることが分かったためである。 The thermoplastic polyurethane elastomer used in the present embodiment preferably has a JIS A hardness (a hardness by a type A durometer defined by JIS K7215) of 85 to 98. The reason why the JIS A hardness is defined as 98 or less is that the flexibility of the rope is impaired when the hardness exceeds 98, and that the power consumption when driven by applying this to an elevator tends to increase. This is because of the examination. The reason why the JIS A hardness is defined as 85 or more is that when the hardness is less than 85, it is found that durability when repeatedly bent as an elevator rope deteriorates.
温度や滑り速度に対して摩擦係数をより安定させるため、樹脂被覆層の成形時に、１分子中にイソシアネート基を２個以上有するイソシアネート化合物を上記した熱可塑性ポリウレタンエラストマーに添加してもよい。このようなイソシアネート化合物としては、例えば、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、イソプロピレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、１，５−オクチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシル−４，４’−ジイソシアネート等の脂環族イソシアネート、２，４−もしくは２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（４−フェニルイソシアネート）チオホスフェート、トリジンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ジフェニルスルホンジイソシアネート等の芳香族イソシアネートが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、上記したイソシアネートにポリオール、ポリアミン等の活性水素化合物を反応させて得られる分子末端にイソシアネート基を有するイソシアネートプレポリマーを、１分子中にイソシアネート基を２個以上有するイソシアネート化合物として使用することもできる。
これらのイソシアネート化合物の添加量は、得られる成形体のＪＩＳ Ａ硬度が９８以下及びガラス転移温度が−２０℃以下となる範囲で適宜調整すればよい。
In order to make the friction coefficient more stable with respect to temperature and sliding speed, an isocyanate compound having two or more isocyanate groups in one molecule may be added to the above-mentioned thermoplastic polyurethane elastomer at the time of molding the resin coating layer. Examples of such isocyanate compounds include 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine methyl ester diisocyanate, methylene diisocyanate, isopropylene diisocyanate, lysine diisocyanate, and 1,5-octylene diene. Aliphatic isocyanates such as isocyanate and dimer acid diisocyanate, alicyclic isocyanates such as 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogenated tolylene diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, isopropylidene dicyclohexyl-4,4′-diisocyanate, 2,4- or 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate Aromatic isocyanates such as 1,5-naphthylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, tris (4-phenylisocyanate) thiophosphate, tolidine diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, diphenyl ether diisocyanate, diphenylsulfone diisocyanate Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Moreover, it is also possible to use an isocyanate prepolymer having an isocyanate group at the molecular end obtained by reacting an active hydrogen compound such as polyol or polyamine with the above-mentioned isocyanate as an isocyanate compound having two or more isocyanate groups in one molecule. it can.
What is necessary is just to adjust the addition amount of these isocyanate compounds suitably in the range from which the JISA hardness of the molded object obtained is 98 or less and glass transition temperature to -20 degrees C or less.
また、温度や滑り速度に対して摩擦係数をより安定させるため、無機充填材を上記した熱可塑性ポリウレタンエラストマーに添加してもよい。このような無機充填材としては、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン、カーボンブラック、アセチレンブラック、硫酸バリウム等の球状無機充填材、カーボン繊維、ガラス繊維等の繊維状無機充填材、マイカ、タルク、ベントナイト等の板状状無機充填材が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、摩擦係数の変動をより小さくするために、繊維状無機充填材及び板状無機充填材を用いることが好ましい。
これらの無機充填材の添加量は、得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマーの成形体のＪＩＳ Ａ硬度が９８以下及びガラス転移温度が−２０℃以下となる範囲で適宜調整すればよい。
In addition, an inorganic filler may be added to the thermoplastic polyurethane elastomer described above in order to further stabilize the friction coefficient with respect to temperature and sliding speed. Examples of such inorganic fillers include spherical inorganic fillers such as calcium carbonate, silica, titanium oxide, carbon black, acetylene black, and barium sulfate, fibrous inorganic fillers such as carbon fiber and glass fiber, mica, and talc. And plate-like inorganic fillers such as bentonite. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a fibrous inorganic filler and a plate-like inorganic filler in order to reduce the variation of the friction coefficient.
What is necessary is just to adjust suitably the addition amount of these inorganic fillers in the range from which the JIS A hardness of the molded object of the obtained thermoplastic polyurethane elastomer becomes 98 or less and glass transition temperature to -20 degrees C or less.
ガラス転移温度を−２０℃以下と規定した理由は、成形体のガラス転移温度が高いほど摩擦係数の滑り速度依存性が小さくなるが、一方で、成形体のガラス転移温度が高いほど成形体の弾性率が大きくなり、これを樹脂被覆層としてエレベータ用ロープに適用した場合、ロープの柔軟性が損なわれたり、成形体のガラス転移温度よりも高い環境下でロープが繰り返し曲げられると、樹脂被覆層が受ける応力により樹脂被覆層の割れ等の疲労破壊が生じ易くなる傾向があることが発明者らの検討により分かったためである。成形体のガラス転移温度は、より好ましくは−２５℃以下である。 The reason why the glass transition temperature is defined as −20 ° C. or lower is that the higher the glass transition temperature of the molded body, the smaller the dependency of the friction coefficient on the sliding speed, whereas the higher the glass transition temperature of the molded body, When the modulus of elasticity increases, and when this is applied to an elevator rope as a resin coating layer, the flexibility of the rope is impaired, or if the rope is repeatedly bent in an environment higher than the glass transition temperature of the molded product, This is because the inventors have found that the stress applied to the layer tends to cause fatigue failure such as cracking of the resin coating layer. The glass transition temperature of the molded body is more preferably −25 ° C. or lower.
なお、本実施の形態に係るエレベータ用ロープは、ロープ本体の外周を被覆する最外層の樹脂材料に特徴があるため、ロープ本体の構造は特に限定されるものではないが、ロープ本体は、一般には、複数の鋼製素線を撚り合わせて構成されるストランドもしくはコードを荷重支持部材として含む。本実施の形態におけるロープ本体は、上記したストランドもしくはコードを含むベルト状のものであってもよい。また、ロープ本体と樹脂被覆層との密着性を向上させるために、ケムロック（登録商標）２１８（ロードファーイースト社製）のような金属及びポリウレタン用接着剤を上記したストランドもしくはコードに予め塗布しておくことが好ましい。 Note that the elevator rope according to the present embodiment is characterized by the outermost resin material covering the outer periphery of the rope body, so the structure of the rope body is not particularly limited. Includes a strand or a cord formed by twisting a plurality of steel strands as a load supporting member. The rope body in the present embodiment may be in the form of a belt including the above-described strands or cords. In addition, in order to improve the adhesion between the rope body and the resin coating layer, a metal such as Chemlock (registered trademark) 218 (manufactured by Road Far East) and an adhesive for polyurethane are preliminarily applied to the above strands or cords. It is preferable to keep it.
本実施の形態によれば、エレベータかごの静止状態の維持に必要となる微小滑り速度域から通常運転滑り速度域までの広範囲な滑り速度において、摩擦係数の変動が小さいエレベータ用ロープを得ることができる。 According to the present embodiment, it is possible to obtain an elevator rope having a small coefficient of friction variation in a wide range of slip speeds from a minute slip speed range required for maintaining an elevator car in a stationary state to a normal operation slip speed range. it can.
以下、実施例及び比較例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施例１＞
１，０００の数平均分子量及び３℃の融点を有するテトラヒドロフランとネオペンチルグリコールとの共重合体（ポリテトラメチレングリコール変性体）を、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び１，４−ブタンジオールと反応させ、ＪＩＳ Ａ硬度９５の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを得た。この熱可塑性ポリウレタンエラストマーを押出成形機に供給し、ロープ本体の外周を被覆する樹脂被覆層として成形した。ロープ本体を樹脂被覆層で被覆した後、熱可塑性ポリウレタンエラストマーの物性を安定させるために１００℃で２時間加熱し、直径１２ｍｍのエレベータ用ロープを得た。なお、得られたエレベータ用ロープは、国際公開第２００３／０５０３４８号の図１に記載される断面構造を有するものである。ここで、ロープ本体は、複数の鋼製素線が撚り合わされている複数の芯子縄と複数の鋼製素線が撚り合わされている複数の内層子縄とを有する内層ロープと、内層ロープの外周を被覆する樹脂製の内層被覆体と、内層被覆体の外周部に設けられ、複数の鋼製素線が撚り合わされている複数の外層子縄を有する外層ロープとからなるものに相当し、樹脂被覆層は外層被覆体に相当する。ロープ本体を樹脂被覆層で被覆する前に、ロープ本体の外周子縄にケムロック（登録商標）２１８（ロードファーイースト社製）を塗布し乾燥させておいた。
Hereinafter, although an example and a comparative example explain the present invention still in detail, the present invention is not limited to these.
<Example 1>
A copolymer of tetrahydrofuran and neopentyl glycol having a number average molecular weight of 1,000 and a melting point of 3 ° C. (modified polytetramethylene glycol) is reacted with 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 1,4-butanediol. Thus, a thermoplastic polyurethane elastomer having a JIS A hardness of 95 was obtained. This thermoplastic polyurethane elastomer was supplied to an extrusion molding machine and molded as a resin coating layer covering the outer periphery of the rope body. After the rope body was coated with the resin coating layer, the rope body was heated at 100 ° C. for 2 hours in order to stabilize the properties of the thermoplastic polyurethane elastomer to obtain an elevator rope having a diameter of 12 mm. In addition, the obtained rope for elevators has a cross-sectional structure described in FIG. 1 of International Publication No. 2003/050348. Here, the rope body includes an inner layer rope having a plurality of core ropes in which a plurality of steel strands are twisted together and a plurality of inner layer strands in which a plurality of steel strands are twisted, and an inner layer rope It corresponds to a resin inner layer covering covering the outer periphery, and an outer layer rope provided on the outer peripheral portion of the inner layer covering, and having an outer layer rope with a plurality of steel strands twisted together, The resin coating layer corresponds to the outer layer covering. Before the rope body was coated with the resin coating layer, Chemlock (registered trademark) 218 (manufactured by Road Far East) was applied to the outer periphery of the rope body and dried.
＜実施例２＞
熱可塑性ポリウレタンエラストマーとして、１，８００の数平均分子量及び８℃の融点を有するテトラヒドロフランとネオペンチルグリコールとの共重合体（ポリテトラメチレングリコール変性体）を、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び１，４−ブタンジオールと反応させて得られるＪＩＳ Ａ硬度９５の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いた以外は実施例１と同様にしてエレベータ用ロープを得た。
<Example 2>
As a thermoplastic polyurethane elastomer, a copolymer of tetrahydrofuran and neopentyl glycol having a number average molecular weight of 1,800 and a melting point of 8 ° C. (modified polytetramethylene glycol) is converted to 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 1,1. An elevator rope was obtained in the same manner as in Example 1 except that a thermoplastic polyurethane elastomer having a JIS A hardness of 95 obtained by reacting with 4-butanediol was used.
＜実施例３＞
熱可塑性ポリウレタンエラストマーとして、１，８００の数平均分子量及び８℃の融点を有するテトラヒドロフランとネオペンチルグリコールとの共重合体（ポリテトラメチレングリコール変性体）を、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び１，４−ブタンジオールと反応させて得られるＪＩＳ Ａ硬度８５の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いた以外は実施例１と同様にしてエレベータ用ロープを得た。なお、熱可塑性ポリウレタンエラストマーのＪＩＳ Ａ硬度は、反応原料の配合比率を変えることで調整した。
<Example 3>
As a thermoplastic polyurethane elastomer, a copolymer of tetrahydrofuran and neopentyl glycol having a number average molecular weight of 1,800 and a melting point of 8 ° C. (modified polytetramethylene glycol) is converted to 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 1,1. An elevator rope was obtained in the same manner as in Example 1 except that a thermoplastic polyurethane elastomer having a JIS A hardness of 85 obtained by reacting with 4-butanediol was used. The JIS A hardness of the thermoplastic polyurethane elastomer was adjusted by changing the mixing ratio of the reaction raw materials.
＜実施例４＞
熱可塑性ポリウレタンエラストマーとして、１，０００の数平均分子量及び６℃の融点を有するテトラヒドロフランと３−メチルテトラヒドロフランとの共重合体（ポリテトラメチレングリコール変性体）を、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び１，４−ブタンジオールと反応させて得られるＪＩＳ Ａ硬度９５の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いた以外は実施例１と同様にしてエレベータ用ロープを得た。
<Example 4>
As a thermoplastic polyurethane elastomer, a copolymer (modified polytetramethylene glycol) of tetrahydrofuran and 3-methyltetrahydrofuran having a number average molecular weight of 1,000 and a melting point of 6 ° C. is converted into 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 1 An elevator rope was obtained in the same manner as in Example 1 except that a thermoplastic polyurethane elastomer having a JIS A hardness of 95 obtained by reacting with 1,4-butanediol was used.
＜実施例５＞
熱可塑性ポリウレタンエラストマーとして、２，０００の数平均分子量及び９℃の融点を有するテトラヒドロフランと３−メチルテトラヒドロフランとの共重合体（ポリテトラメチレングリコール変性体）を、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び１，４−ブタンジオールと反応させて得られるＪＩＳ Ａ硬度９５の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いた以外は実施例１と同様にしてエレベータ用ロープを得た。
<Example 5>
As a thermoplastic polyurethane elastomer, a copolymer (modified polytetramethylene glycol) of tetrahydrofuran and 3-methyltetrahydrofuran having a number average molecular weight of 2,000 and a melting point of 9 ° C. was converted to 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 1 An elevator rope was obtained in the same manner as in Example 1 except that a thermoplastic polyurethane elastomer having a JIS A hardness of 95 obtained by reacting with 1,4-butanediol was used.
＜実施例６＞
熱可塑性ポリウレタンエラストマーとして、４，０００の数平均分子量及び１１℃の融点を有するテトラヒドロフランと３−メチルテトラヒドロフランとの共重合体（ポリテトラメチレングリコール変性体）を、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び１，４−ブタンジオールと反応させて得られるＪＩＳ Ａ硬度９５の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いた以外は実施例１と同様にしてエレベータ用ロープを得た。
<Example 6>
As a thermoplastic polyurethane elastomer, a copolymer (modified polytetramethylene glycol) of tetrahydrofuran and 3-methyltetrahydrofuran having a number average molecular weight of 4,000 and a melting point of 11 ° C. was converted to 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 1 An elevator rope was obtained in the same manner as in Example 1 except that a thermoplastic polyurethane elastomer having a JIS A hardness of 95 obtained by reacting with 1,4-butanediol was used.
＜比較例１＞
熱可塑性ポリウレタンエラストマーとして、１，０００の数平均分子量及び２４℃の融点を有するポリテトラメチレングリコール（テトラヒドロフランの単独重合体）を、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び１，４−ブタンジオールと反応させて得られるＪＩＳ Ａ硬度９５の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いた以外は実施例１と同様にしてエレベータ用ロープを得た。
<Comparative Example 1>
As a thermoplastic polyurethane elastomer, polytetramethylene glycol (a homopolymer of tetrahydrofuran) having a number average molecular weight of 1,000 and a melting point of 24 ° C. is reacted with 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 1,4-butanediol. An elevator rope was obtained in the same manner as in Example 1 except that a thermoplastic polyurethane elastomer having a JIS A hardness of 95 was used.
＜比較例２＞
熱可塑性ポリウレタンエラストマーとして、２，０００の数平均分子量及び２７℃の融点を有するポリテトラメチレングリコール（テトラヒドロフランの単独重合体）を、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び１，４−ブタンジオールと反応させて得られるＪＩＳ Ａ硬度９５の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いた以外は実施例１と同様にしてエレベータ用ロープを得た。
<Comparative example 2>
As a thermoplastic polyurethane elastomer, polytetramethylene glycol (a homopolymer of tetrahydrofuran) having a number average molecular weight of 2,000 and a melting point of 27 ° C. is reacted with 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 1,4-butanediol. An elevator rope was obtained in the same manner as in Example 1 except that a thermoplastic polyurethane elastomer having a JIS A hardness of 95 was used.
＜比較例３＞
熱可塑性ポリウレタンエラストマーとして、１，０００の数平均分子量及び１８℃の融点を有するテトラヒドロフランと３−メチルテトラヒドロフランとの共重合体を、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート及び１，４−ブタンジオールと反応させて得られるＪＩＳ Ａ硬度９５の熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いた以外は実施例１と同様にしてエレベータ用ロープを得た。
<Comparative Example 3>
As a thermoplastic polyurethane elastomer, a copolymer of tetrahydrofuran and 3-methyltetrahydrofuran having a number average molecular weight of 1,000 and a melting point of 18 ° C. is reacted with 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 1,4-butanediol. An elevator rope was obtained in the same manner as in Example 1 except that a thermoplastic polyurethane elastomer having a JIS A hardness of 95 was used.
〔樹脂被覆層のガラス転移温度（Ｔｇ）の測定〕
樹脂被覆層のガラス転移温度（Ｔｇ）は以下のように測定した。実施例及び比較例それぞれに用いた樹脂被覆層と同一組成の成形用組成物を射出成形機に供給し、１００ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ２ｍｍの平板に成形し、１００℃で２時間加熱した後、その中心部から５０ｍｍ×１０ｍｍ×厚さ２ｍｍの試験片を切り出した。セイコーインスツルメンツ株式会社製の粘弾性スペクトロメータＤＭＳ１２０を用い、変形モード曲げモード、測定周波数１０Ｈｚ、昇温速度２℃／分、加振振幅１０μｍの条件で、試験片の損失弾性率を測定し、損失弾性率のピーク温度をＴｇとした。
[Measurement of glass transition temperature (Tg) of resin coating layer]
The glass transition temperature (Tg) of the resin coating layer was measured as follows. A molding composition having the same composition as the resin coating layer used in each of the examples and comparative examples was supplied to an injection molding machine, molded into a flat plate of 100 mm × 100 mm × thickness 2 mm, and heated at 100 ° C. for 2 hours. A test piece of 50 mm × 10 mm × thickness 2 mm was cut out from the center. Using a viscoelastic spectrometer DMS120 manufactured by Seiko Instruments Inc., the loss elastic modulus of the test piece was measured under the conditions of deformation mode bending mode, measurement frequency 10 Hz, heating rate 2 ° C./min, and excitation amplitude 10 μm. The peak temperature of the elastic modulus was Tg.
〔樹脂被覆層のＪＩＳ Ａ硬度〕
ＪＩＳ Ｋ７２１５に従い、タイプＡデュロメータを用いてデュロメータＡ硬さを測定した。
[JIS A hardness of resin coating layer]
According to JIS K7215, the durometer A hardness was measured using a type A durometer.
〔微小滑り速度及び通常運転滑り速度でロープ摩擦係数の測定〕
図２は、微小滑り速度域での摩擦係数を測定するための装置の概念図である。図２に示されるように、実施例及び比較例で得られたエレベータ用ロープ１をシーブ２に対し１８０度巻き付け、その一端を測定装置３に固定し、他端をおもり４に繋ぎ、エレベータ用ロープ１に張力を掛けた。ここでシーブ２を所定速度で時計回りに回転させると、エレベータ用ロープ１とシーブ２との間に生じる摩擦力だけ、固定側のロープ張力（Ｔ2）が緩められ、おもり側のロープ張力（Ｔ1）との間で張力差が発生する。これらのおもり側のロープ張力（Ｔ1）及び固定側のロープ張力（Ｔ2）を、ロープとおもりの連結部に備え付けられたロードセルによって測定した。微小滑り速度を１×１０-5ｍｍ／ｓｅｃ、通常運転滑り速度を０．０１ｍｍ／ｓｅｃ及び１ｍｍ／ｓｅｃと定義し、Ｔ1及びＴ2（ただしＴ1＞Ｔ2）、ロープ巻き付け角θ（＝１８０度）、シーブ溝の形状で決まる係数Ｋ2（＝１．１９）を下記式１に代入して、エレベータ用ロープ１とシーブ２との間の摩擦係数μ1を求めた。なお、測定はいずれも２５℃の雰囲気温度下で実施した。
[Measurement of rope friction coefficient at minute slip speed and normal operation slip speed]
FIG. 2 is a conceptual diagram of an apparatus for measuring a friction coefficient in a minute slip velocity range. As shown in FIG. 2, the elevator rope 1 obtained in the example and the comparative example is wound around the sheave 2 by 180 degrees, one end is fixed to the
ここでＫ2は微小滑り速度域での測定法で用いた値と同じであり、ｇは重力（＝９．８０６６５ｍ／ｓ2）、θはロープ巻付け角（＝１８０度）である。 Here, K 2 is the same as the value used in the measurement method in the minute slip velocity region, g is gravity (= 9.80665 m / s 2 ), and θ is the rope winding angle (= 180 degrees).
滑り速度０．０１ｍｍ／ｓｅｃ及び１×１０-5ｍｍ／ｓｅｃにおける摩擦係数を、滑り速度１ｍｍ／ｓｅｃの時の摩擦係数を１００としたときの指数で表１に示した。 The friction coefficient at a sliding speed of 0.01 mm / sec and 1 × 10 −5 mm / sec is shown in Table 1 as an index when the friction coefficient at a sliding speed of 1 mm / sec is taken as 100.
表１の結果から分かるように、実施例及び比較例で得られたエレベータ用ロープの摩擦係数は、滑り速度が小さくなるとともに低下する傾向を示した。実施例１〜４で得られたエレベータ用ロープは、滑り速度１×１０-5ｍｍ／ｓｅｃにおける摩擦係数が、１ｍｍ／ｓｅｃ時の摩擦係数の６０％以上を示した。特に、融点が低いポリテトラメチレングリコール変性体を原料ポリオール成分として用いた実施例１及び４は、摩擦係数の変動が小さいことが分かった。実施例２と実施例３との比較から、同じポリテトラメチレングリコール変性体を原料ポリオール成分とした場合でも、得られる熱可塑性ポリウレタンエラストマーの硬度が高い方がより摩擦係数の変動が小さいことが分かった。この原因はより硬度の高い熱可塑性ポリウレタンエラストマーほど、それを合成する際に使用する原料に占めるポリオール成分の配合比率が少ないため、摩擦係数に対するポリオール成分の結晶性の影響が小さいためと考えられる。
一方、比較例１〜３で得られたエレベータ用ロープは、摩擦係数の変動が大きくなるという問題が生じた。
As can be seen from the results in Table 1, the coefficient of friction of the elevator ropes obtained in Examples and Comparative Examples showed a tendency to decrease as the sliding speed decreased. In the elevator ropes obtained in Examples 1 to 4, the friction coefficient at a sliding speed of 1 × 10 −5 mm / sec showed 60% or more of the friction coefficient at 1 mm / sec. In particular, in Examples 1 and 4 using a polytetramethylene glycol modified product having a low melting point as a raw material polyol component, it was found that the variation of the friction coefficient was small. From a comparison between Example 2 and Example 3, it was found that even when the same polytetramethylene glycol-modified product was used as a raw material polyol component, the higher the hardness of the resulting thermoplastic polyurethane elastomer, the smaller the coefficient of friction was. It was. This is considered to be because the higher the hardness of the thermoplastic polyurethane elastomer, the smaller the blending ratio of the polyol component in the raw material used for synthesizing it, and therefore the smaller the influence of the crystallinity of the polyol component on the friction coefficient.
On the other hand, the elevator ropes obtained in Comparative Examples 1 to 3 have a problem that the coefficient of friction increases greatly.
１ エレベータ用ロープ、２ シーブ、３ 測定装置、４ おもり。 1 Elevator rope, 2 sheave, 3 measuring device, 4 weight.
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